智能仪器习题TEST.docx
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智能仪器习题TEST
智能仪器及接口技术思考题及答案
一、判断题：
1）、智能仪器的数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。
√
（2）数字式传感器的输出一般为数字信号。
×
（3）、仪用放大器可同时满足对放大器的抗共模干扰能力、输入阻抗、闭环增益的时间和温度稳定性等不同的性能要求√（4）、一般而言，模/数转换器的分辨率越高，其转换时间会更长√（5）、在数据采集系统中，设计的动态范围越大，则其分辨率就越高×（6）、与比较型模/数转换器（ADC）对比，积分型ADC应用于速度更高的场合×
（7）、Σ-ΔA/D变换器由于采用了过采样技术和Σ-Δ调制技术，增加了系统中数字电路的比例，减少了模拟电路的比例，因而能够以较低的成本实现高精度的A/D变换器，适应了VLSI技术发展的要求。
√（8）、模/数转换器的位数与其分辨率成正比。
×（9）、数据采集系统精度是指当系统工作在额定通过速率下，系统采集的数值和实际值之差，它表明系统误差的总和。
√10）解决多通道的串音问题的有效方法就是引入采样/保持器。
×11）非编码键盘是通过硬件直接提供按键读数的。
×12）LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。
×13）触摸屏既可以作为输入设备，也可以作为输出设备。
√14）RS232通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485短。
×15）USB协议为设备定义了2种供电模式：
自供电和总线供电。
在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。
×16）、PTR2000无线MODEM采用的是FSK调制模式。
√
17）一般USB系统的基本架构分为USB主机控制器/根集线器、USB集线器和USB设备三个主要的部分。
√
18）RS-232、RS-485串行总线可以直接与具有串行口的微控制器如89C51相连。
×
19）PC上USB主机的驱动程序包括USB设备驱动程序、USB核心驱动程序和USB主控制器驱动程序。
√
20）单片机对非编码键盘的控制可以采用程序控制扫描、定时扫描和中断扫描三种方式。
√
21）D/A转换器可以直接与单片机的三总线相连。
×22）LCD静态驱动和LED的静态驱动都是用直流驱动。
×
23）矩阵式非编码键盘的优点是节省I/O口。
√24）RS232通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485短。
×
25）触摸屏只能做输入设备。
×26）虚拟仪器就是不需要任何硬件资源，所有的功能只须用软件实现。
×
27）仪器随机误差完全由外部干扰所致，与仪器本身无关。
×28）只依据随机误差统计规律选择滤波算法，不必考虑信号特征。
×29）仪器量化误差（噪声）是随机误差。
√30）因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。
√
31）智能仪器的可用性是指仪器能按要求正常工作的概率，也就是仪器的使用效率。
√32）可靠率是指在规定条件下智能仪器完成所规定任务的成功率×33）智能仪器可靠的电路设计包括采用简化设计，采用标准器件，增加瞬态及过应力保护、减少电路设计中的误差和错误等内容。
√34）消除干扰是提高智能仪器软件可靠性的一种方法，有平滑滤波、脉冲宽度识别、设置软件陷阱等方法√35）智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。
√
36）根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为内部干扰和外部干扰两种类型。
×37）从干扰表现形式分类，主要有差模干扰和共模干扰两种。
×38）消除或抑制噪声源，是最积极主动的措施，它能从根本上消除或减小干扰。
√
39）电磁屏蔽是用来防止低频电磁场对智能仪器的影响，采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频电磁场对金属屏蔽层的作用，在屏蔽金属内产生电涡流，由涡流产生的磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而达到屏蔽的目的。
×
负载干扰主要是指负载电路在接通或断开瞬间产生的大冲击电流和高冲击电压，形成电磁辐射干扰和传导干扰，它会影响智能仪器系统的正常工作。
√41）“转换速度”这一指标仅适用于A/D转换器，D/A转换器可以忽略不计转换时间×42）“数字量”与“开关量”的含义没有什么区别。
×43）ADC0809可以利用“转换结束”信号EOC向CPU发出中断请求。
√LCD显示器的优点是耗电小。
√45）矩阵式非编码键盘比编码键盘的查询软件简单。
×
46）RS-232标准采用的是同步通信方式。
×47）各种常用的滤波算法不能组合使用。
×48）RS485采用差动传输，其最大传输距离可达1200米。
√49）USB根集线器只能具有控制传输方式。
×50）带有采样/保持器的数据采集系统，其采样频率可以不受限制。
×
二、选择题：
（1）多通道数据采集系统的框图如图1所示。
其中
（1）--（6）各部分的组成为：
_B___
A、放大器、A/D转换器、采样/保持器、D/A转换器、计算机、显示器B、传感器、多路开关、放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机C、传感器、多路开关、放大器、D/A转换器、A/D转换器、计算机D、放大器、多路开关、采样/保持器、A/D转换器、D/A转换器、计算机
2）假设数据采集系统输入的信号为U=Umsinωt。
如果在转换时间tconv内，正弦信号电压的最大变化不超过1/2LSB所代表的电压，则在Um=FSR条件下，数据采集系统可采集的最高信号频率为：
C___
A、
B、
C、
D、
3）一般来说，数据采集系统的组成包括：
A___A、传感器、调理电路、数据采集电路B、传感器、调理电路、数据存储单元C、感器、数据存储单元、数据采集电路D、调理电路、数据存储单元、数据采集电路
4）USB总线是一种：
_D___a、串行总线B、支持即插即用设备的总线C、可给外设提供电源的总线D、上述三者
5）RS-232总线、RS485总线、USB总线、IEEE1394总线中传输距离最长的是：
_B___
A、RS-232B、RS-485C、USBD、IEEE1394
6）若需要采样/保持器既能快速的跟踪，又能长时间的保持，可采用两级级连的方式，这两级的保持电容应该选择为：
_A___A、小电容和大电容B、小电容和小电容C、大电容和小电容D、大电容和大电容
7）如果一个数据采集系统，要求有1%级精度性能指标，在设计该数据采集系统时，应按照__B__级精度选择系统的各个器件。
A、1%B、0.1%C、10%D、0.01%
8）一个3位半的A/D转换器的分辨率相当于__C__位的二进制A/D转换器。
A、13B、12C、11D、10
9）若某测温系统的温度测量范围是50℃~100℃，采用8位A/D转换器转换成数字量。
设当温度为100℃时，A/D转换器的输出为FFH；而当温度为50℃时，A/D转换器的输出为33H；那么，当A/D转换器的输出为99H时，对应的温度值是:
__B__℃A、90B、75C、80D、85
10）RS-232总线、RS485总线、USB总线、IEEE1394总线中传输速度最快的是：
_D___
A、RS-232B、RS-485C、USBD、IEEE1394
11）在开发USB系统的时候，首要的任务是利用_B___实现设备的枚举过程，提供各种设备信息。
A、中断传输B、控制传输C、同步传输D、批量传输
12）在常用的4种触摸屏中，反应速度最慢的是：
B___
A、电阻式触摸屏B、红外式触摸屏C、电容式触摸屏D、表面声波式触摸屏
13）在下面几种串行数据传输总线中，没采用差动传输的是：
_C___
A、USBB、RS-422C、RS-232D、RS-485
14）USB总线提供了___D_速度模式。
A、1.5MbpB、12MbpsC、480MbpsD、上面所有的
15）若非编码矩阵键盘的列线外接下拉电阻，该矩阵的扫描码应是：
__A__
A、行线输出高电平B、列线输出高电平C、行线输出低电平D、列线输出低电平
16）既插既用技术包含热插拔和自动识别配置。
USB全速设备主要是通过A____来实现这一技术。
A、设备端的D+接1.5KΩ上拉电阻B、设备端的D-接1.5KΩ上拉电阻
C、设备端的D+接1.5KΩ下拉电阻D、设备端的D-接1.5KΩ下拉电阻
17）在USB数据通信结构中，域、包、事务和传输的关系是__D__（前面的包含后面）。
A、域、包、事务、传输B、包、域、事务、传输C、事务、域、传输、包D、传输、事务、包、域
18）当采用线反转法进行按键识别时，这时的键盘接口应：
C____
A、行线接上拉电阻B、列线接上拉电阻C、行列都接上拉电阻D、行列都不接上拉电阻
19）点阵字符式LCD显示模块的D0~D7管脚:
_A___
A、可以直接与CPU的数据总线相连B、必须经过锁存器与CPU的数据总线相连
B、必须经过三态门与CPU的数据总线相连D、必须经过带锁存的三态门与CPU的数据总线相连
20）在USB系统软件中，与USB控制器硬件打交道的是：
C____
A、USB设备驱动程序B、USB核心驱动程序C、USB主控制器驱动程序D、USB用户软件
21）采集数据中含有脉冲性干扰，信号为直流，请选择滤波算法：
__D__
A、算数平均法B、加权平均法C、限幅滤波法D、去极值平均法
22）测量数据序列中含有粗大误差，如果选用拉依达准则滤波算法，数据序列长度最少个数为:
_B__
A、30B、10C、7D、任意
23）设采集数据由信号加噪声构成，根据什么确定滤波算法：
_B___A、噪声统计规律B、信号特征和噪声统计规律C、信号特征D、只能用多种滤波算法试验，由处理效果确定
24）中值滤波算法最适合提取随机干扰中的哪类信号：
__C__
A、直流信号B、正弦信号C、单调上升或单调下降信号D、脉冲信号
25）指出下列误差哪个不是系统误差：
B____
A、仪器中放大器增益变化引起的误差B、仪器电源纹波过大引起的误差C、传感器非线性关系按线性关系处理引起的误差D、工作环境温度变化引起的误差
26）下面列出的系统非线性误差校正方法中，哪种不需要已知数据：
_C___
A、代数插值法B、最小二乘拟合法C、校正函数法（或反函数法）D、查表法
27）采用分段线性插值法，设段数为4，最少需要几对（Xi，Yi）已知实验数据？
A、5B、4C、10D、8
28）检测直流电压信号由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动。
设采样周期Ts=1ms，采用算数平均滤波算法，消除工频干扰。
选择平均点数N：
（B）A、10B、20C、30D、50
29）某智能温度测量仪采用8位ADC，测量范围为10～100℃，仪器采样数据经滤波和非线性校正后的数字量为0028H。
A0=10℃，Am=100℃，Nm=FFH=255，Nx=28H=40。
则对应的实测温度是：
:
__D__℃
A、28B、37C、22D、24
30）仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是：
_B___
A、系统误差消除→数字滤波→标度变换B、数字滤波→系统误差消除→标度变换C、标度变换→系统误差消除→数字滤波D、数字滤波→标度变换→系统误差消除
31）智能仪器出现故障率平均最小的时期是：
_B___
A、早期故障期B、偶然故障期C、耗损故障期D、不确定
32）下列概念不属于智能仪器可靠性的是：
_D__
A、可靠率和失效率B、平均修复时间和可用性C、平均故障间隔时间D、智能性
33）要提高智能仪器的可靠率，必须采取各种措施，下列给出的措施中_A___是十分重要的。
A、提高和改善元器件的可靠性B、设计合理方案C、提高整机工艺D、注意保养
34）影响智能仪智能器硬件可靠性的因素是：
_A___
A、元器件的可靠性、工艺、电路结构、环境因素以及人为因素
B、元器件的可靠性、电源、电路结构、环境因素以及人为因素
C、元器件的可靠性、电源、电路结构、环境因素以及CPU种类
D、元器件的可靠性、工艺、电路结构、环境因素以及CPU种类
35）程序验证技术是提高智能仪器软件可靠性的一种方法，该技术不包括：
C_
A、程序正确性证明B、程序的自动证明C、程序的优化技术D、程序测试技术
36）智能仪器中噪声形成干扰作用的三要素是:
_B___
A、噪声源、发射电路、接收电路B、噪声源、耦合通道、接收电路
B、声源、耦合通道、发射电路D、发射电路、耦合通道、接收电路
37）从干扰出现的区域分为内部干扰和外部干扰两类，下列干扰__C__是内部干扰。
a）电网电压波动B、电磁辐射C、交叉电路D、高压电源漏电
38）由于两根导线在较长一段区间平行架设，从而相互耦合形成干扰，这种耦合属于:
__A__。
A、互感耦合B、漏电耦合C、传导耦合D、辐射电磁场耦合
39）抑制电磁干扰有多种措施，只有在对电路要求高且采用多层屏蔽的条件下，才采用:
_D___
A、隔离技术B、滤波技术C、对称电路D、浮置技术
40）在智能仪智中A/D转换的抗干扰技术包括：
__D__
A、对差模干扰的抑制B、对共模干扰的抑制C、采用软件方法提高A/D抗干扰能力D、以上三种都包括
41）智能仪器基本组成结构可以有下面的几部分，它们分别为：
_b___
A、
CPU，ROM，I/O，RAM，模入通道，模出通道B、CPU，ROM，RAM，I/O，模入通道，仪器面板C、CPU，D/A，A/D，I/O，外部通信，仪器面板D、CPU，I/O，键盘，显示，外部通信，模出通道
42）采样保持器的作用是：
__c
A、提高系统的采样速率B、保持系统的数据稳定C、保证在模数转换期间ADC前的模拟信号保持不变D、使ADC前信号能跟上模拟信号的变化
A、提高系统的采样速率B、保持系统的数据稳定C、保证在模数转换期间ADC前的模拟信号保持不变D、使ADC前信号能跟上模拟信号的变化窗体顶部
43）采样保持器的保持电容的大小：
_b___
A、影响捕捉时间B、影响孔径时间C、影响孔径抖动D、影响馈送
44）若非编码矩阵键盘的行线外接上拉电阻，该矩阵的扫描码应是：
_d___
A、行线输出高电平B、列线输出高电平C、行线输出低电平D、列线输出低电平
45）可编程键盘/显示接口芯片8279能：
_b___
A、外接4*4键盘，8位LED显示器B、外接8*8键盘，16位LED显示器
C、外接4*4键盘，16位LED显示器D、外接8*8键盘，8位LED显示器
46）为抑制小幅度高频噪声，比较好的数字滤波法是：
__B__
A、算术平均滤波B、中值滤波C、限幅滤波D、奇异数据滤波
47）克服大脉冲干扰常用的数字滤波法是：
C
A、算术平均滤波B、中值滤波C、滑动平均滤波D、加权平均滤波
48）利用CD4051设计一个有128条通道的模拟输入电路。
为尽量降低多路开关的误差，采用级连的连接方式至少需要_B____片CD4051。
A、16B、8C、18D、9
49）噪声对智能仪器产生干扰必需同时具备三个要素，其中___D__不是噪声形成干扰作用的三要素之一。
A、噪声源B、接收电路C、耦合通道D、发射电路
三、简答题：
1、智能仪器有哪几种结构形式？
对其作简要描述。
2、键盘有哪几种组成方式？
各有何特点？
按键去抖有哪几种方法？
单次键和多次键的处理方法？
3、简要说明实现64个按键的电路如何实现。
4、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。
5、一个数据采集系统的采样对象是温室大棚的温度和湿度，要求测量精度分别是±1℃和±3%RH，每10min采集一次数据，应选择何种类型的A/D转换器和通道方案？
6、如果一个数据采集系统，要求有1%级精度性能指标，在设计该数据采集系统时，怎样选择系统的各个器件？
7、影响D/A转换的精度是什么？
如何解决？
8、什么是尖峰？
如何克服？
9、为什么D/A有二级锁存，说明意义？
10、试说明A/D转换的三步过程，以及等待转换结束的三种方法。
11、简要说明后向通道如何抗干扰。
12、简要说明后向通道的功率驱动的问题？
13、能否说，一个带有采样/保持器的数据采集系统，其采样频率可以不受限制？
为什么？
14、在相互通道中，说明城市控制系统的组网方法？
（说明要至少有七种方法）。
15、与RS-232标准相比，RS-422/485标准有何优点？
简述RS-422/485标准为何有这样的优点。
16、浅谈对RS485组网的方式的考滤？
17、试述构建网络仪器的设计思路。
18、简要论述一下通信协议的制定，并写一个接收程序或发送程序。
19、单片机（如89C51）的内部RAM如何划分。
20、在程序设计中，抗干扰是如何考虑的？
四、程序设计题
1、利用74LS164设计一8个键，并写出监控程序？
2、画出ADC0809与89C51的连接图，并写转换程序？
3、画出DAC0832与89C51的连接图，并写锯齿波的程序？
4、画出计算机与智能仪器的相互通道的连接图，并写出发送程序？
4、画出计算机与智能仪器的相互通道的连接图，并写出接收程序？
A/D转换器的选择
1.确定A/D转换器的位数
从数据采集系统的静态精度和动态平滑性两方面进行考虑。
A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。
1）.从精度上看：
一方面要求量化误差在误差所占的比重要小，使它不显著地扩大测量误差；另一方面必须根据日前测量装置的精度水平，对A/D转换器的位数提出恰当的要求。
2）.从动态平滑性考虑：
通过模拟的方法确定A/D转换的位数。
对动态平滑性要求较高的系统，还需要用硬件和软件的方法进行平滑处理。
通常满足静态精度要求的位数，也能满足动态平滑性的要求
2.如何确定A/D转换器的转换速率
A/D转换器从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的转换时间。
转换时间的倒数就是每秒钟能完成的转换次数，称为转换速率。
确定A/D转换器的转换速率时，应该考虑系统的采样速率。
3.如何确定是否要加采样/保持器
采集直流和变化非常缓慢的模拟信号（例如温度）时可不用采样/保持器。
对于其它模拟信号都要加采样/保持器。
4.工作电压和基准电压
有些早期生产的集成A/D转换器需要正负15V的工作电压，这就需要多种电源。
而近期开发的A/D转换器可在+5V--+15V范围工作。
5.正确使用A/D转换器有关量程的引脚
如何正确选择DA器件 ?
1、速度和精度：
速度 应根据输出信号的最高频率确定，保证转换器的转换时间要高于系统要求的输出频率。
精度 与系统中所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。
2、数字接口数字接口方式 接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C等多种不同标准。
3、输出类型DA器件输出的模拟信号有电压和电流两种。
4、基准电压基准电压 有内、外基准和单、双基准之分。
D/A转换中,参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
目前大多数参考电压源均由带温度补偿的齐纳二极管构成。
近年来又出现了一种新颖的精密参考电压源——能隙恒压源
5、功耗：
一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。
6、封装：
常见的封装是DIP，现在表面安装工艺的发展使得表贴型SOP封装的应用越来越多。
7、满幅度输出：
新近业界出现的新概念，最先应用于运算放大器领域，指输出电压的幅度可达输入电压范围。
8、价格
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